10.11.1. Основные элементы приливов

Лучше всего начинать изучение приливов с характеристики колебаний уровня. На кривой, изображающей изменение уровня моря в течение одного периода прилива (рис. 10.13), можно отметить большую часть характеристик явления, а именно:

h_впв — высота высокой полной воды;

h_нпв — высота низкой полной воды;

h_вмв — высота высокой малой воды;

h_нмв — высота низкой малой воды;

А₀ или Z₀ — высота среднего уровня над нулем глубин;

B=h_впв - h_нмв — большая величина прилива за сутки;

в = h_нпв - h_вмв — малая величина прилива за сутки;

t_впв — время наступления высокой полной воды;

t_нпв — время наступления низкой полной воды;

t_вмв — время наступления высокой малой воды;

t_нмв — время наступления низкой малой воды;

Т_р = t_пв – t_мв — время роста уровня от малой воды до полной;

Т_П = t_мв – t_пв — время падения уровня от полной воды до малой;

 — период прилива, время между моментами двух соседних высоких полных вод;

Т_л — лунный промежуток, время между моментом верхней кульминации Луны на меридиане пункта наблюдений и моментом наступления полной воды.

График построен без масштаба шкалы; ось ординат показывает высоту стояния уровня в единицах длины — обычно в сантиметрах, а ось абсцисс — время, обычно в часах и его долях. Полный период приливного колебания, как, правило, равен лунным суткам, т. е. 24 ч 50 мин (см. разд. 10.11.2).

Рис. 10.13. Изменение уровня моря во время прилива (обозначения см. в тексте)

Из данных графика видно, что колебания уровня моря связаны с движением Луны: полная вода наступает с некоторым запаздыванием по отношению к моментам кульминации Луны; это запаздывание называется лунным промежутком и измеряется в часах. Луна — главная причина приливов, а запаздывание связано с местными условиями района наблюдений.

График показывает также, что ход уровня похож на гармоническое колебание, но сильно усложненное. На кривой прилива видна очень важная характеристика прилива — суточное неравенство по высоте и по времени, т. е. различие высот соседних полных и малых вод и различие времени роста и падения уровня. Такого рода ход приливов наблюдается в огромном числе пунктов побережья Мирового океана. Он относится к типу смешанных приливов. Все приливы по типу кривых хода уровня разделяются на правильные суточные, правильные полусуточные и смешанные, которые подразделяются на неправильные суточные и неправильные полусуточные. Общее представление о приливах в Мировом океане дано на картах Атласов океанов, где показаны характер приливов и его величина. Наиболее распространены в океане правильные полусуточные при­ливы (в основном — в Атлантическом и Индийском океанах), реже встречаются смешанные (большая часть побережья Тихого океана и Антарктиды), а правильные суточные наблюдаются на очень немногих участках побережья (побережья Мексиканского залива, Охотского моря).

Суточное неравенство приливов вызвано изменением склонения Луны и Солнца, связанным с наклоном земной оси к эклиптике, поэтому оно изменяется по величине в зависимости от изменений склонения Луны и Солнца.

Другое неравенство приливов, называемое полумесячным, или фазовым (связано с фазами Луны), вызвано тем, что приливы создаются не только Луной, но и Солнцем, и приливообразующие силы их, накладываясь одна на другую, могут либо складываться и увеличивать отклонение уровня, либо вычитаться, уменьшая его. Первый случай — сложение приливообразующих сил Луны и Солнца — относится к сизигиям, т. е. к новолунию и полнолунию, второй — к квадратурам, т. е. к первой и третьей четвертям фаз Луны. Сизигии и квадратуры повторяются каждые две недели и также повторяются сизигийные приливы большой величины и квадратурные приливы малой величины. По отношению к астрономическому событию — сизигиям, квадратурам — земное событие (сизигийные и квадратурные приливы) запаздывает. Время запаздывания, измеряемое в сутках, носит название возраста прилива.

Еще один вид неравенства — месячное, или параллактическое. Оно определяется изменением расстояния между Землей и Луной из-за эллиптичности лунной орбиты: при наибольшем сближении Луны с Землей (перигей) лунная приливообразующая сила на 40 % больше, чем при наибольшем их отдалении (апогей). Эти положения повторяются один раз в месяц. Сходное неравенство приливов связано с изменением расстояния между Землей и Солнцем. Это неравенство называется годовым солнечным параллактическим; его период — год.

Кроме главных неравенств приливов существует еще несколько долгопериодных неравенств с периодами около 4,5; 9,3; 18,6 лет и больше, однако чем больше период неравенства, тем меньше оно по величине. Эти неравенства вызываются астрономическими причинами, сложностью движения системы трех тел — Земля, Луна, Солнце — в поле сил тяготения. Именно силы тяготения и создают условия для появления приливов.